El Tyrannosaurus Rex era el dinosaurio carnívoro más grande que se ha descubierto. Medía 15 metros desde la punta de la boca de dientes afilados hasta el extremo de su cola musculosa.
Las grandes mandíbulas del tiranosaurio medían 1,4 m y estaban llenas de afilados dientes curvos de 20 cm. Estudios recientes de finales del 2007 y principios del 2008, sugieren que este dinosaurio tuvo la mordedura más poderosa de todos los depredadores, con una fuerza de presión de más de 4 toneladas.

Sus brazos, eran eran relativamente diminutos, de aproximadamente 1 m. Su función sigue siendo un miserio. La ubicación de los músculos indica una gama restringida de movimiento, pero de gran fuerza. Algunos especialistas sostienen que se pudieron haber empleado para cazar. Los paleontólogos creen que cada brazo era lo suficientemente fuerte como para levantar unos 150 kg, lo que equivale a dos humanos adultos.
El tiranosaurio, al igual que todos los terópodos, era bípedo. Sus patas estaban dotadas de un tejido almohadillado. Este tejido también funcionaba como un resorte. Los huesos largos de las patas se fusionan entre sí para transferir las fuerzas mayores generadas por sus pisadas fuertes, por las piernas y hacia el resto del cuerpo.
En las extremidades inferiores disponía de 3 uñas (más una vestigial). El tiranosaurio tenía una cola larga, rígida y puntiaguda que utilizaba como contrapeso para su enorme cabeza y para apoyarse al efectuar giros rápido.

Con un peso estimado de 4 a 8 tn., el tiranosaurio poseía un gran cráneo de 1,53 m provisto de fenestras oculares y nasales. Su cráneo presenta un gran número de huesos fusionados, supliendo la movilidad por una estructura más maciza, cosa inusual en los terópodos, que por lo general tenían huesos ligeros. El cuello era grueso, musculoso y corto. 

El cerebro del tiranosaurio era tan grande como el de un gorila y tenía aproximadamente un volumen de 1000 cm³, aunque la mayor parte del mismo estaba dedicado a su sentido del olfato, que, según se cree, pudo haber sido el más agudo de todos.

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